Éghajlatváltozás meteorológus szemmel

Szépszó Gabriella (szepszo.g@met.hu), Krüzselyi Ilona, Szabó Péter, Zsebeházi Gabriella

Éghajlati Osztály, Klímamodellező Csoport

Budapest Science Meetup September 13, 2013

1. Motiváció 2. Éghajlat és modellezése 3. Eredmények 4. Felhasználás

TARTALOM

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 3

•  Szeretnénk ismerni, kiszámítani a jövőt

•  Napjaink fontos környezeti, gazdasági és társadalmi problémája az éghajlatváltozás – de!

Motiváció A klímaváltozás befolyásolja a hegységek növényvilágát A tengeri uborkák védik meg a korallzátonyokat a klímaváltozástól Az éghajlatváltozás miatt csökkenhet a búzatermés Veszélyben a biológiai sokféleség Árvizek jelenthetnek veszélyt a jövőben az Egyesült Királyságban Az éghajlatváltozás veszélyezteti a kakaótermelést Nyugat-Afrikában Gyakoribbak lesznek a pusztító viharok a század végén? A klímaváltozás fenyegeti az antarktiszi halakat A kozmikus sugárzás és az éghajlat kapcsolata Tanzániában növelnék a manióka termelését Gondok lehetnek a jövőben a biztonságos vízellátással Milyen hatással volt a klímaváltozás az ember evolúciójára? A Matterhorn olvadó gleccserei kőomlásokhoz vezetnek Orvosok figyelmeztetnek a klímaváltozás egészségügyi hatásaira Akár métereket is emelkedhet a tengerszint a század végéig A nyugat-himalájai gleccserek talán mégsem olvadnak Kisebbek lehetnek a halak a század közepére A klímaváltozás hatása a kis szigeteken okozhat először problémát A klímaváltozás befolyásolja a pingvinek természetes élőhelyét is A klímaváltozás miatt megállíthatatlanul emelkedik a tengerszint A globális felmelegedés fenyegeti a vízellátottságot Az éghajlatváltozás a kávéültetvényeket is fenyegeti Eltűnhetnek a korallok Japánból, ha tovább emelkedik a szén-dioxid szint Az éghajlatváltozás jelentősen befolyásolja a biodiverzitást A jég olvadása rossz hír a jegesmedvéknek Az óceánok növekvő savasodása a korallzátonyok eltűnését jelentheti Az éghajlati előrejelzések a terméskiesésre is figyelmeztetnek

2012.

2013.

Forrás: www.met.hu

•  A témára adott gyakori reflexiók: •  Nincs éghajlatváltozás •  Van, s igaz, hogy a jegesmedvék élettere idővel

beszűkül, de ez nem a mi gondunk (egyébként is van fontosabb problémánk)

•  Az éghajlatváltozás nem az elvárt módon zajlik •  Sejtjük, mi várható a Kárpát-medencében a 21.

században (meleg és szárazság), és erre készülünk

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 4

Az éghajlati rendszer elemei

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 5

Időjárás és éghajlat

Éghajlat (klíma):

•  Az éghajlati rendszer (ami már nemcsak a légkör) hosszú idő folyamán tanúsított állandósult viselkedése

•  Jellemzése: statisztikai paraméterekkel

Időjárás:

•  A légkör egy adott időponthoz tartozó állapota •  Gyors változások – néhány órás, napos, hetes

előrejelezhetőség •  Jellemzése: pillanatnyi értékekkel

Az időjárási és éghajlati folyamatok előrejelzése modellezéssel lehetséges

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 6

Modell: a valóság egyszerűsített vagy idealizált mása

Cél: a folyamatok megértése, gyakorlati kipróbálása

A meteorológiai modell célja: a valóságot (időjárást, éghajlatot) •  megismerni •  leírni

•  előrejelezni

Mi a modell?

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 7

•  Az éghajlati rendszer, illetve a rendszer összetevőinek tanulmányozására, s az összetevők közötti kölcsönhatások elemzésére

•  Egyetlen válaszadási lehetőség a kérdésre: miként reagál az éghajlat egy feltételezett kényszerre?

•  Fizikai törvények minden összetevő és kölcsönhatás esetében

•  Matematikai egyenletrendszer + kezdeti és peremfeltételek – numerikus megoldás

Éghajlati modellezés

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 8

ü  Newton II. törvénye (mozgásegyenletek – áramlási sebesség)

ü  Energia-megmaradás (hőmérséklet)

ü  Tömeg-megmaradás (légnyomás)

ü  Nedvesség tömeg-megmaradása (nedvesség)

•  Fizikai törvények

•  Matematikai egyenlet-rendszer: nem-lineáris parciális differenciálegyenlet-rendszer

•  Nincs megoldó-képlet à numerikus megoldás (közelítések, rácshálózat, számítógépes megoldás)

Mit jelentenek az előbbiek?

2a4acbb-x

2

1,2−±

=

...=dtdp

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 9 Forrás:

PRUDENCE

•  Globális modellek: 250-100 km-es vízszintes rácssűrűség

•  Magyarországra néhány (2-10) pont

•  A regionális éghajlatváltozás iránya ellentétes lehet a globális tendenciákkal

•  A globális információ finomítása szükséges: regionális éghajlati modellek

•  Kisebb terület, finomabb felbontás, folyamatok pontosabb leírása

90-es évek Ma

Forrás: IPCC, AR4

Globális és regionális modellek

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 10

1.  Múltra vonatkozó tesztelés: az eredmények összehasonlítása mérésekkel

2.  Elvárt pontosság: az éghajlat átlagos jellemzőinek visszatükrözése több évtizedes (30-éves) skálán

3.  Modellfejlesztés

4.  Jövőre vonatkozó feltételes projekciók (ha à akkor): forgatókönyvek az emberi tevékenység alakulására

A modellek alkalmazása

•  Pesszimista •  Átlagos •  Optimista

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 11

Modell Mérés

Természetes hatások

Modell Mérés

Természetes + emberi hatások

Globális átlaghőmérséklet változása [oC]

Emberi hatás – valóban van?

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 12

1.  Kezdeti feltételek: a jelen állapot sem mérhető meg pontosan

2.  Modellek különbségei: eltérő közelítő módszerek à különbségek az eredményekben

3.  Emberi tevékenység: a jövőbeli fejlődés kiszámíthatatlansága

Előrejelezhetőség és bizonytalanság

időjárás

•  A felhasználók szeretnek úgy tekinteni az előrejelzésekre, mint amik 100 %-osan jók (vagy rosszak)

•  A meteorológiai előrejelzéseknek számszerűsíthető bizonytalansága van, melynek forrásai:

éghajlat

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 13

25–75 % 0–100 %

medián

•  Ensemble technika: egy modellkísérlet helyett több, kismértékben különböző szimuláció

•  Több forgatókönyv, több globális és regionális modell

•  Az így készített előrejelzések egyformán lehetségesek à valószínűségek az egyes kimenetelekhez

Bizonytalanságok számszerűsítése

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 14

•  A különböző forrásból származó bizonytalanságok számszerűsítése: több modellkísérlet együttes kiértékelése

•  Az OMSZ-ban kutatások két adaptált modellel:

•  További vizsgálatok európai modelleredmények felhasználásával

•  Vizsgált időszakok: 1961–1990, 2021–2050, 2071–2100

Modell Felbontás Forgatókönyv Időszakok

ALADIN 10 km A1B 1961–2100

REMO 25 km A1B 1951–2100

Nem vagyunk pesszimisták

Hazai vizsgálatok

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 15

A melegedés nem érvényes minden évre

Időszak: 2021–2050, referencia: 1961–1990

Hőmérsékletváltozás [oC]

1,4–2,6 oC

Modell 1 Modell 2 Nyár

Tél

Átlagos melegedés minden évszakban, legnagyobb nyáron

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 16

Téli csapadékváltozás [%], 2021–2050

csökkenés  :  növekedés  =  1  :  1  

Modell  1        Modell  2  

%  

17  modell  csökkenés  :  növekedés  ≈  3  :  14  

növekedés  ≈  80–100  %  %  

Növekedés  valószínűsége  [%],  17  modell  

September 13, 2013 Budapest Science Meetup 17

Éghajlati projekciók felhasználása

Az éghajlatváltozás becslése modellekkel

(modelleredmények + bizonytalanság) Nyári átlaghőmérséklet [oC] Budapest, 2001–2010 10 km-es felbontás

Kovács et al., 2012

Példa

Felhasználás: stratégiai tervezés (pl. önkormányzat)

Vizsgálatok az éghajlatváltozás egyéb hatásaira

(egészségre, környezetre, stb.)

Nyári átlaghőmérséklet [oC] Budapest, 2001–2010 1 km-es hatásvizsgálat

http://www.met.hu/RCM